《建筑消防》課程設計某建筑自動噴水滅火系統

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1、南華大學環(huán)境保護與安全工程學院建筑消防課程設計 《建筑消防》課程設計 前 言 《建筑消防技術》在建筑施工管理是非常重要的，也是施工人員和管理人員最容易忽略的環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生火災，輕則造成財產損失，重則造成重大傷亡事故。在設計消防方案時要通過科學的分析與計算，從而可以從源頭上避免一些事故的發(fā)生，這也是符合本質安全的原理，保證生產順利進行。 本次課程設計任務比較艱巨，為了搞好這次設計，我們收集了大量的資料，小組明確分工，專題分析，及時蹉商，分頭準備，由我們組的人全身心地投入，完成了本次課程設計。特此感謝所有支持和幫助我們這次設計的所有人員。 由于本人水平有限，設計中難免有錯誤

2、之處，懇請大家批評指正。 建筑消防技術課程設計任務書 一、 建筑消防技術課程設計的目的 使學生更好地熟悉和掌握專業(yè)主干課《建筑消防技術》的基本理論和幾種滅火系統的設計及計算過程，包括相關法律法規(guī)的要求，重點在于： 1、 熟悉建筑防火分區(qū)平面布置、安全疏散； 2、 掌握消火栓及自動噴水滅火系統的設計、布置、水力計算等； 3、 熟悉氣體滅火系統的設計及計算； 4、 熟悉泡沫滅火系統的設計及計算； 5、 熟悉防煙排煙技術、消防電氣、火災自動報警與消防聯動控制； 6、 了解《建筑設計防火規(guī)范》的規(guī)定，并了解相關消防法律法規(guī)的要求。 二、XX

3、建筑物概況 1、總建筑面積 6100 m2；高 18.6 m，共 6 層，屬于 一類高層 民用建筑。 2、耐火等級：一級 3、結構形式、裝修材料等基本情況； 4、建筑物位置、人口密度比較大。 三、課程設計的主要內容 1、參觀建筑物消防系統并繪制基本框架圖形（1天）； 2、消防系統類型的選擇及初步設計（1天）； 3、消防系統整體設計及計算（3天）； 4、繪制消防系統設計圖紙（2天）； 5、報告的編制與修改（3天）。 四、課程設計要求 1、完成時間：2周； 2、要求每個學生完成課程設計書一份，約5000字。要求學生對所設計的內 容必須概念準確，參數

4、選擇合理，符合設計手冊與設計規(guī)范及相關參考書籍的要求，計算正確，計算書書寫工整、清晰，文筆流暢。設計合理，文字線條優(yōu)美，圖表清晰，符合規(guī)范； 3、獨立完成。 五、主要參考書 1、《建筑消防技術》，科學出版社，2006年； 2、《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2006）； 3、《建筑防火設計手冊》，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998； 4、《建筑滅火設計手冊》，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999； 5、《建筑消防系統》，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997； 6、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045-95）； 7、《二氧化碳滅火系統設計規(guī)范》（GB50193-93）

5、； 8、《低倍數泡沫滅火系統設計規(guī)范》（GB50151-92）； 9、《高倍數、中倍數泡沫滅火系統設計規(guī)范》（GB50196-93）； 10、《火災自動報警系統設計規(guī)范》（GB50116-98）。 第34頁 共34頁 目 錄 第一章 概 述 1 1.1 設計依據 1 1.1.1 技術規(guī)范 1 1.1.2法律規(guī)范 1 1.2 工程概況 1 第二章 設計方案 3 2.1 給水系統 3 2.2消防系統 3 2.3管道及設備安裝要求 4 第三章 消火栓系統設計 5 3.1 室外消火栓系統設計 5 3

6、.1.1 室外消火栓的類型 5 3.1.2 室外消火栓的布置 5 3.2 室內消火栓系統設計 7 3.2.1 系統組成及主要設施 7 3.3 設計計算 9 第四章 自動噴水滅火系統 16 4.1 設計依據 16 4.2 濕式自動噴水滅火系統的組成及工作原理 16 4.3 系統供水 18 4.4 系統水力計算 19 4.4.1 設計技術參數 19 4.4.2 噴頭的布置 20 4.4.3 管徑的選擇 20 4.5 自動噴水滅火系統管網水力設計計算過程 21 4.5.1 確定設計作用面積 21 4 .6管段水力計算 24 4.6.1管徑的

7、估算 24 4.6.2對管道水流速度的校核 25 4.6.3管道水頭損失計算 25 4.6.4系統入口處所需壓力 27 4.6.5 濕式自動噴水滅火系統計算 27 4.6.6 沿程計算原理介紹 28 4.7自動噴水滅火系統及其有關計算 29 4.7.1設計基本數據 29 4.7.2 噴頭的布置 30 4.7.3 消防水泵和消防水池的計算和選擇 31 后 記 33 第一章 概 述 完成建筑消防給水系統設計，主要參照以下法律法規(guī)，設計時本著基于規(guī)范高于規(guī)范的原則，根據建筑物的特殊情況選擇合理、經濟的設計方案的。 1.1 設計依據 1.1.1 技術規(guī)范 （1）

8、GB50045-95（2005年版），《高層民用建筑設計防火規(guī)范》 （2）GB50038-94（2003年版），《人民防空地下室設計規(guī)范》 （3）GBJ-87（2001年版），《建筑設計防火規(guī)范》 （4）GB50084-2001，《自動噴水滅火系統設計規(guī)范》（2005年版） 1.1.2法律規(guī)范 《中華人民共和國消防法》，1998年9月1日起施行。 1.2 工程概況 XX工程為某校教學樓，平面圖形狀為條形，長為60.4 m，寬為16.8 m，共十一個教室，每層的建筑面積大于1000 mm2。建筑高度為18.6 m，層數為6，層高為3.1m，該建筑線條明凇，造型大方，符合當代建筑要求

9、。該工程為獨立及條形基礎，結構為磚混結構，設計使用年限為70年，耐火等級為二級。 表1-2 建筑分類 名稱 一類 二類 居住建筑 高級住宅十九層及十九層以上地普通住宅 十層至十八層地普通住宅 公共 建筑 1.醫(yī)院 2.高級旅館 3.建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1000m2的商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、電信樓、財貿金融樓 4.建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1500m2的商住樓 5.中央級和省級（含計劃單列市）廣播電

10、視樓 6.網局級和省級（含計劃單列市）電力調度樓 7.省級（含計劃單列市）郵政樓、防災指揮調度樓 8.藏書超過100萬冊的圖書館、書庫 9.重要的辦公樓、科研樓、檔案樓 10.建筑高度超過50m的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等 1.一類建筑以外商業(yè)樓、展覽樓、電信樓、財貿金融樓、商住樓、圖書館、書庫 2.省級以下的郵政樓、防災指揮調度樓、廣播電視樓、電力調度樓 3.建筑高度不超過50m的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等 《高規(guī)》3.0.4規(guī)定，一類高層建筑的耐火等級應為一級，二類高層建筑的耐火等級不應低于二級。群房的耐火等級不應低于二級。高層建筑

11、地下室的耐火等級應為一級。 參照表1-2的相關規(guī)定，本設計建筑屬于公共建筑中的一類建筑，其耐火等級應達到一級耐火等級標準[2]。 第二章 設計方案 2.1 給水系統 室內給水系統由市政管網供水，采用市政直接供水和水泵兩種供水方式相結合。為了避免直接從供水管網抽水。由生活給水泵從調節(jié)水池抽水至屋頂水箱，屋頂設置10噸不銹鋼板水箱，供水采用上行下給的給水方式。 (1) 水源 本工程由市政管網供水，接入管為DN150，市政供水壓力0.2MPa。 (2) 供水方式 采用調節(jié)水池－生活水泵－屋頂水箱供水方式。建筑內部采用上行下給的給水方式。。為避免從管網直接抽水，在一

12、層設置調節(jié)水池，選用40t不銹鋼水箱。屋頂水箱選用10t不銹鋼水箱。水箱進水管設置兩個浮球閥門，一備一用，根據水箱內水位變化控制水泵的啟閉。同時水箱需設置溢流管，高度為高于最高水位20到30mm，排至屋面。 (3) 生活泵 選取65MS×7-11型離心泵兩臺，一用一備。從調節(jié)水池抽水送至屋頂生活水箱及屋頂消防水箱。 2.2消防系統 分別設計室內消火栓系統和自動噴水滅火系統。 (1) 消防水源 某市政管網滿足任何時刻都能供足夠的水，管網為網狀，可不設消防水池。消防泵直接從市政管網抽水。消防水分兩路進水，進水管管徑為DN150。在屋頂設置18t的不銹鋼消防水箱，提供十分鐘的消防水量。

13、 (2) 消防水量 室內消火栓流量為40L/S，室外消火栓流量為30L/S，自動噴水滅火系統流量為30L/S。 (3) 室內消火栓消防系統 采用臨時高壓消防給水系統，火災時啟動消防水泵，使?jié)M足消防水壓。 室內消火栓系統采用并聯給水，消火栓口距地面高度為1.1m。 室內消火栓選用SN65型、水槍為QZ19、膠水帶DN65長25m。 (4) 自動噴水滅火系統 本建筑屬于輕危險級，整個教學樓設置自動噴水滅火系統。重要設備用房等不宜用水消防的部位設置二氧化碳或干粉滅火器。樓梯部位配置適量滅火器。 2.3管道及設備安裝要求 (1) 給水管道及設備安裝要求 ① 室內給水管

14、道平面布置詳見相應水施圖； ② 給水管材采用食品級UPVC管； ③ 各層給水管道采用暗裝敷設，橫向管道在室內裝修前敷設在吊頂中，支管以2%的坡度坡向泄水裝置； ④ 管道穿越墻壁時，需預留孔洞，管道穿越樓板時應預埋金屬套管； ⑤水泵基礎應高出地面0.25m，水泵采用自動啟動。 (2) 消防管道及設備安裝要求 消火栓的安裝 ①管道均采用熱浸鍍鋅鋼管，連接采用光溝槽式機械接頭； ②消火栓立管采用DN100mm,消火栓口徑采用DN65mm,水槍噴嘴口徑為19mm，采用襯膠水龍帶，直徑65mm，長度25m； 自動噴水滅火系統的安裝 ① 管道均采用熱浸鍍鋅鋼管； ② 設置的吊架和支架

15、的位置以不妨礙噴頭噴水為原則，吊架距離噴頭的距離應大于0.3m； ③ 裝置噴頭的場所，應注意防止腐蝕氣體的侵蝕，不得受外力碰擊，定期清除灰塵。 臨時高壓消防給水系統，為確保消防初期滅火用水，均需設高位水箱，水箱的高度應該滿足最不利噴頭處工作壓力不低于0.05MPa和建筑高度不超過100m、最不利點消火栓靜水壓不低于0.07MPa或建筑高度超過100m、最不利消火栓靜水壓不低于0.15MPa。 第三章 消火栓系統設計 3.1 室外消火栓系統設計 在低壓消防給水系統中，室外消火栓是供消防車取水進行滅火的供水設備；在高壓和臨時高壓消防給水系統中，室外消火栓是直接接出水帶、水槍進行滅火

16、的設備。 3.1.1 室外消火栓的類型 1．按設置條件，室外消火栓分為地上式和地下式消火栓 （1）地上式消火栓 地上式消火栓大部分露出地面，具有目標明顯、易于尋找、出水操作方便等特點，適用于氣溫較高地區(qū)。但地上消火栓容易凍結、易損壞，在有些場合妨礙交通，容易影響市容。在我國南方地區(qū)宜采用地上消火栓。地上消火栓是由本體、進水彎管、閥塞、出水口和排水口組成。目前地上消火栓有兩種型號，一種是SS100，另一種是SS150。 3.1.2 室外消火栓的布置 設置室外消火栓的主要目的就是為了在火災時接消防車取水進行滅火，所以室外消火栓將采用低壓消火栓系統。 1．室外消火栓的數量 根據《

17、高規(guī)》第7.2.2條，高層建筑室內、外消火栓的用水量不應小于表3-1的規(guī)定。 3-1 消火栓給水系統的用水量 高 層 建 筑 類 別 建筑 高度 （m） 消火栓 用水量（L/s） 每根豎管最小流量 （L/s） 每支槍 最小流量 （L/s） 室外 室內 普通住宅 ≤50 15 10 10 5 >50 15 20 10 5 1.高級住宅 2.建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1000m2的商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、財貿金融樓、電信樓 3.建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1500m2的商住樓 4.中央和省級廣播電視樓 5.網

18、局級和省級電力調度樓 6.省級郵政樓、防災指揮調度樓 7.藏書超過100萬冊的圖書館、書庫 8.重要的辦公樓、科研樓、檔案樓 9.建筑高度超過50m的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等 ≤50 30 30 15 5 >50 30 40 15 5 該設計建筑每層建筑面積超過1000m2辦公樓，所以本建筑的室外消火栓的用水量為30L/s。根據《高規(guī)》第7.3.6條的規(guī)定：室外消火栓的數量應按本規(guī)范第7.2.2條規(guī)定的室外消火栓用水量經計算確定，每個消火栓的用水量應為10～15L/s，根據下面的公式可計算出室外消火栓的數量。

19、Ｎ＝Ｑ／（10～15） 式中：——建筑室外消火栓數量，個； ——建筑室外消火栓用水量，見表3-2規(guī)定的用水量，L/s； ——每個室外消火栓的計算流量，L/s。 重要建筑室外消火栓用水量L/s，故 Ｎ＝Ｑ／（10～15）＝３０／（10～15）＝２－３個 根據計算結果將設置3個室外低壓地上式消火栓。 3.2 室內消火栓系統設計 3.2.1 系統組成及主要設施 室內消火栓給水系統由水槍、水帶、消火栓、消防水喉、消防管道、消防水池、水箱、增壓設備、和水源等組成。當室外給水管網的水壓不能滿足室內消防要求時，應當設置消防水泵和水箱。 室內消火栓給水系統的主要設施： （1）室內消

20、火栓設備 消火栓設備是由消火栓、水帶、水槍和有玻璃門的消火栓箱組成。設置消防水泵的系統，其消火栓箱應設啟動水泵的按鈕。 水槍一般采用直流式，噴嘴口徑有13、16、19mm。噴嘴口徑13mm水槍配50mm水帶，16mm水槍可配50mm或65mm水帶，9mm水槍配65mm水帶。水帶有麻織、化纖之分，口徑一般為直徑50mm和65mm。水帶長度有15、20、25或30m四種。長度確定根據水利計算后選定。重要建筑水帶長度不應大于25m。 室內消火栓有單出口和雙出口之分，均為內扣式接口的球形閥式龍頭。單出口消火栓直徑有50mm和65mm兩種，雙出口消火栓直徑為65mm。每支水槍最小流量≮2.5L/s

21、時可選用直徑50mm消火栓，最小流量≮5L/s時，宜選用65mm消火栓。該建筑室內消火栓口徑應選65mm。 （２）水泵接合器 水泵接合器一端由室內消火栓給水管網底層引至室外，另一端進口可供消防車或移動水泵加壓向室內管網供水。當室內消防泵發(fā)生故障或室內消防用水量不足時，消防車從室外消火栓、消防水池或天然水池取水，通過水泵接合器將水送至室內管網，供室內火場滅火。這種設備適用于消火栓系統和自動噴水滅火系統。水泵接合器有地上式、地下式和墻壁式3種。其接口為雙接口，每個接口直徑為65mm及80mm兩種，它與室內管網的連接管直徑不應小于100mm，并應設有閥門、止回閥和安全閥。 （4）消防管道 建

22、筑物內消防管道是否與其他給水系統合并或獨立設置，該根據建筑物的性質和使用要求經技術、經濟比較后確定。 （5）消防水池 消防水池用于無室外消防水源情況下，貯存火災持續(xù)時間內的室內消防用水量。消防水池可設于室外地下或地面上，也可設在室內地下室，或與室內游泳池、水景水池兼用。消防水池應設有水位控制閥的進水管和溢水管、通氣管、泄水管、出水管及水位指示器等附屬裝置。根據各種用水系統的供水水質要求是否一致。可將消防水池與生活或生產貯水池合用，也可單獨設置。 （6）消防水箱 消防水箱對撲救初期火災起著很重要的作用，水箱應設置在建筑物一定的高度位置，采用重力流向管網供水，經常保持消防給水管網中有一定的

23、壓力。重要建筑和高度超過50m的高層建筑，宜設置兩個水箱（并聯），以備檢修或清時仍能保證火災初期消防用水。 當室內消防用水量超過25L/s，經計算水箱的消防貯水量超過18m3時，仍可采用18m3。高層建筑的消防水箱的消防貯水量，一類建筑（除住宅）不應小于18m3，二類建筑（除住宅）和一類建筑的住宅不應小于12m3，二類建筑的住宅不應小于6m3。 消防水箱設置在低層合多層建筑的最高部位；建筑高度不超過100nn的高層建筑，水箱高度保證建筑物最不利消火栓靜水壓力不小于0.07MPa。 （7）消防水泵 在臨時高壓給水系統中，滅火時消防水泵保證建筑消防給水系統內所需水壓和水量。消防水泵宜與其他

24、用途的水泵一起布置在同一個水泵房內，水泵房一般設置在建筑物的底層。水泵房應有直通安全出口或直通室外的通道，與消防控制室應有直接的通訊設備。設有兩臺或多臺消防泵的泵站，應有兩條以上的消防泵出水管與室內管網連接。 3.3 設計計算 1．消火栓的布置間距 （1）消火栓保護半徑： =25×0.9+3 = 25.5m 式中 ——水帶展開時的彎曲折減系數，一般取0.8～0.9； ——水帶長度； ——水槍充實水柱傾斜45°時的水平投影長度，對一般建筑（層高3～3.5m）由于凈高的限制，一般按=3m計算；對于層高大于3.5m的建筑，；

25、（：水槍充實水柱長度，m）。 （2）消火栓布置間距： =2×（25.52-232）1/2=22 m 式中 ——消火栓間距，m； ——消火栓最大保護半徑，m； ——消火栓最大保護寬度，m 因為建筑總長為60.4 m，所以每層需要3個消防栓 2．消火栓口所需水壓由下式計算： =+=16.9+2.91=19.81 mH2O 式中 ——消火栓口壓力，mH2O； ——水槍噴嘴造成某充實水柱所需要的水壓，mH2O； ——水流通過水龍帶的損失，mH2O。 （1）消火栓水槍噴口所需水壓 =8×1.19/（1—8×1.19×0.0097）=10.5 mH2O 式中 —

26、—與水槍噴口直徑有關的系數，按實驗得：，其值列入表3-2； ——充實水柱高度，mH2O； ——實驗系數，，其值列入表3-3。 表3-2 系數值 13 16 19 0.0165 0.0124 0.0097 表3-3 系數值 /mH2O 6 8 10 12 16 1.19 1.19 1.20 1.21 1.24 （2）消火栓水龍帶水頭損失 根據建筑消火栓給水系統要求（見表3-3）：該建筑的室內消火栓的消防水量不得小于30L/s，需3股射流，每股射流流量不小于10L/s，水槍射出的充實水柱長度Sk（）≮10m，采用直徑D=65mm、L=2

27、5m麻織水帶。為滿足設計要求由表3-7可得應選噴口直徑為19mm水槍，充實水柱的長度為8m，水槍噴口直徑=10.5m，噴口射流量=4L/s，采用直徑65mm的麻織水帶，查表3-8得0.00430，取5.2L/s 水帶水頭損失按下式計算： =0.00430×25×42mH2O=1.72mH2O 式中 ——水帶沿程水頭損失，mH2O； ——水帶長度，m； ——水帶阻力系數，見表3-4。 表3-4 水帶阻力系數值 水帶材質 水 帶 直 徑/mm 麻織 襯膠 50 65 80 0.01501 0.00677 0.00430 0.00172 0.0

28、0150 0.00075 （3）水槍噴口射流量 水槍噴口射出的流量與噴口壓力之間的關系，可用下式計算： =(1.557×10.5)1/2≈4 L/s 式中 ——水槍噴口的射流量，L/s； ——水槍噴口造成某充實水柱所需要的壓力，mH2O； ——水槍噴口直徑，mm； ——流量系數，采用； ——水流特性系數，與水槍噴口直徑有關，見表3-5。 表3-5 特性系數 水槍噴口直徑/mm 13 16 19 22 0.346 0.793 1.557 2.836 為簡化計算，可查得mm時，不同充實水柱長度、水槍噴口處的壓力及實際流量，從而方便計算。

29、 表3-6 ——技術數據 充實水柱 長度/m 水 槍 噴 口 直 徑 13 16 19 / mH2O /（L·s-1） / mH2O /（L·s-1） / mH2O /（L·s-1） 6 8 10 12 14 16 8.1 11.2 14.9 19.1 23.9 29.5 1.7 2.0 2.3 2.6 2.9 3.2 7.8 10.7 14.1 17.7 21.8 26.5 2.5 2.9 3.3 3.8 4.2 4.6 7.7 10.4 13.6 16.9 20.6 24.7

30、 3.5 4.1 4.5 5.2 5.7 6.2 3．給水管網管徑和水頭損失計算 （1）管徑的確定 根據給水管道中設計流量，按下列公式計算可確定管徑： 式中 ——管道設計流量，m3/s； ——管道的管徑，m； ——管道中的流速，m/s。 通過計算管段的流量，再確定流速可求得管徑。消火栓給水管道中的流速宜采用1.4～1.8m/s，不宜大于2.5m/s。 取v=1.8L/s，由公式確定消防立管的管徑， =105mm，根據消防豎管管徑規(guī)格要求選擇直徑為100mm的豎管，則實際流速為1.2

31、7m/s。 （2）沿程水頭損失 表3-7 局部阻力系數 部件名稱 閥門 突闊管段 突縮管段 R/d=1的90彎管 R/d=0.5的90彎管 三通 阻力系數 3.5 （A2/A1-1）2 （1-A2/A1）×0.5 0.246 1.0 0.9 消火栓給水系統水力計算草圖如圖3-1所示，按枝狀管路計算。 圖3-1 水泵供水消火栓水力計算草圖 H 式中 ——管段的沿程水頭損失，mH2O； ——計算管段長度，m； ——管道單位長度水頭損失，mH2O/m，對給

32、水鋼管按下列公式計算： 當<1.2時： 當≥1.2時： ——管道內的平均流速，m/s； ——管道計算內徑，m。 管段1-2：L=1m，=5.2L/s，N=70mm，m/s， mH2O （3）局部水頭損失 mH2O 式中 ——管段局部水頭損失總和，mH2O； ——管段局部阻力系數之和，按各種管件及附件構造情況有不同的數值； B——沿水流方向局部零件下游的流速，m/s； ——重力加速度，m/s2。 2．水箱設置高度 如果由高位水箱重力流保證建筑物最不利消火栓滅火所需要的充實水柱長度，則高位水箱高度按下式計算： =16.9+2.91+0.1=19.

33、91 mH2O 式中 ——水箱與最不利點消火栓之間的幾何高差，mH2O； ——水箱至最不利點消火栓之間管網的水頭損失，mH2O； ——水槍噴嘴造成設計所需要的充實水柱長度時所需水壓，mH2O，查表3-7； ——消防水龍帶的水頭損失，mH2O。 水箱的體積V=30L/s×600s=18000L=18m3《高規(guī)》規(guī)定當室內消防用水量超過25L/s，經計算水箱的消防貯水量超過18m3時，仍可采用18m3。 3．消防水泵的揚程的計算 消防水泵的揚程可按下式計算： =37.31+16.6=53.91 mH2O 消防水泵揚程：=62~64.69mH2O 根據Ｑ＝5.2×4=20

34、.8L/s，Ｈ=62~64.69mH2O 選擇消火栓泵2臺（1用1備），型號：65MS×7-11型離心泵兩臺，其參數為：流量Q=30L/s，揚程=70m。電機功率為90kW。 式中 ——消防水泵的揚程，mH2O； ——水槍噴嘴造成設計所需充實水柱長度所需水壓，mH2O； ——消防水龍帶的水頭損失，mH2O； ——管網的水頭損失，mH2O； ——消防水池最低水面與最不利消火栓之間的幾何高差，m。 （６）水泵接合器的設置 水泵結合器數量：Ｎ＝Ｑ／（10～15）＝20.8／（10～15）＝2個 由計算可知，應為室內消火栓系統設置2個水泵接合器，每個水泵接合器用DN175mm的鍍鋅

35、鋼管接至室內消火栓管網上。 第四章 自動噴水滅火系統 4.1 設計依據 在進行自動噴水滅火系統設計時，除了參照第一章設計依據外，在選擇系統設備和水利計算是還參考了下列規(guī)范： （1）GB5135-85，《自動噴水滅火系統灑水噴頭的性能要求和試驗方法》； （2）GB5136-86，《自動噴水滅火系統產品系列型譜和型號編制方法》； （3）GB50261-96，《自動噴水滅火系統施工及驗收規(guī)范》； （4）GA32-92，《自動噴水滅火系統水流指示器的性能要求和試驗方法》； （5）GA33-92，《自動噴水滅火系統水霧噴頭的性能要求和實

36、驗方法》。 4.2 濕式自動噴水滅火系統的組成及工作原理 濕式自動噴水滅火系統，其基本組成包括水源、加壓設施、穩(wěn)壓設施、報警閥組、管網及閉式噴頭等部分，該系統在報警閥的上下管道中始終充滿著壓力水，故稱為濕式噴水滅火系統或濕管系統。其工作原理為：火災發(fā)生時，火焰或高溫氣流使閉式噴頭的熱敏感元件動作，噴頭開啟，噴水滅火。此時，管網中的水由靜止變?yōu)榱鲃?，水流使水流指示器動作送出電信號，在報警控制器上指示某一區(qū)域已在噴水。由于噴水開啟泄壓，在壓力差的作用下，原來處于關閉狀態(tài)的濕式報警閥就自動開啟。壓力水通過濕式報警閥，流向滅火管網，同時打開通向水力警鈴的通道，水流沖擊水力警鈴發(fā)出聲響報警信號。消

37、防控制中心根據水流指示器或壓力開關的報警信號，自動啟動消防水泵向系統加壓供水，達到持續(xù)自動噴水滅火的目的。 圖 4-2 濕式自動噴水系統原理圖 4.3 管道布置 1．管網的布置 管道布置應根據噴頭的布置情況和數量可布置成如圖4-1所示的幾種形式。每側（根）配水支管最多允許安裝的噴頭個數，對輕危險和中危險級系統，不超過8個，同時在吊頂上下安裝噴頭的配水支管，上下側均不應超過8只；對嚴重危險級和倉庫危險級不超過6個，以防止配水支管管徑過大，噴頭出水量不均衡和系統中壓力過高。由于管道因銹蝕等因素引起過水面縮小，要求配水支管最小管徑不小于。 圖4-1 管網布置形式 1─立管；2─配

38、水干關；3─配水支管 自動噴水滅火系統管網內的工作壓力不應大于1.2MPa。水源的要求與消火栓給水系統的相同。來自消防水箱的初期滅火用水必需經過輸水管接至報警閥前。 自動噴水滅火系統應設消防水泵結合器，一般不宜少于兩個，每個按10~15L/s計算。 2．管道的直徑 管道的直徑應經水力計算確定，但為了保證系統的可靠性和盡量均衡系統的水力性能，輕危險級、中危險級場所中各種直徑配水支管、配水管控制的標準噴頭數，不應超過表4-2的規(guī)定。 為了控制小管徑管道的水頭損失和防止雜物堵塞管道，短立管及末端試水裝置的連接管最小直徑不小于25mm。 表4-2 輕、中危險級場所中配水支管、配水管控制的

39、標準噴頭數 公稱管DN/mm 控制的標準噴頭數/只 公稱管徑 DN/mm 控制的標準噴頭數/只 輕危險級 中危險級 輕危險級 中危險級 25 1 1 65 18 12 32 3 3 80 48 32 40 5 4 100 ─ 64 50 10 8 ─ ─ ─ 4.3 系統供水 1．消防水箱 采用臨時高壓給水系統的自動噴水系統，應設置高位消防水箱。高位消防水箱的消防儲水量應按10min室內消防用水量計算，但不可超過18m3（嚴重危險級除外）。并聯給水方式的分區(qū)消防水箱容量應與高位消防水箱相同。 高位消防水箱的設置高度應保

40、證最不利點噴頭靜水壓力。最不利點噴頭靜水壓力不應低于0.1MPa。當高位消防水箱不能滿足靜壓要求，應設增壓穩(wěn)壓設施。 2．水泵 閉式系統應設獨立的供水泵，并應按一運一備或二運一備的比例設置備用消防水泵。系統供水泵應采用自灌式吸水方式，每組消防水泵的吸水管不應少于兩條，當其中一條損壞或檢修時，其余吸水管仍能通過全部水量。 3．水泵接合器 自動噴水滅火系統應設置水泵接合器，其數量應按室內消防用水量經計算確定，每個水泵接合器的流量應按10~15L/s計算。 當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應在當地消防車供水能力接近極限的部位，設置接力供水設施。接力供水設

41、施由接力水箱和固定的電力泵或柴油機泵、手抬泵接力泵，以及水泵接合器或其他形式的接口組成。水泵接合器應設在便于同消防車連接的地方，其周圍15~40m內應設消火栓或消防水池。 4.4 系統水力計算 自動噴水滅火系統的水力計算是自動噴水滅火系統的靈魂，不但涉及系統的經濟性，而且還涉及系統的可靠性。閉式自動噴水滅火系統水利計算的目的在于確定管網管段管徑、計算管網所需的供水壓力、確定高位水箱的設置高度和選擇消防水泵。 自動噴水滅火系統的水力計算目前有兩種方法，一是估算法，按規(guī)范給定流量和壓力，基本無需計算；二是水力計算法，通過逐點計算的流量和管道水頭損失，來確定系統設計流量和壓力。 目前水力計

42、算的方法有兩種，一種是最不利作用面積內第一個噴頭的計算壓力取大家認同值0.10MPa，另一種是最不利作用面積內第一個噴頭的壓力應經過計算確定。第二種方法計算的壓力和流量比較準確，而第一種方法計算有一定的誤差。但第一種方法計算比較簡單，因此，在實際工程中常被采用。在下面的水利計算中將采用第一種方法。 4.4.1 設計技術參數 根據該高層辦公樓的建筑危險等級（中度危險級Ⅰ級）以及設計規(guī)范要求，其設計參數可參照表4-3。根據新規(guī)范的條文，建筑內設有不同類型的系統或有不同危險等級的場所時，系統的設計流量，應按其設計流量的最大值確定。 表4-3 民用建筑和工業(yè)廠房的系統設計基本參數 火災危險

43、等級 噴水強度 （L/min.m2） 作用面積 （m2） 噴頭工作壓力（MPa） 輕危險等級 4 160 0.10 中危險等級 I級 6 II級 8 嚴重危險級 I級 12 260 II級 16 注：系統最不利點處噴頭的工作壓力，不應低于0.05MPa 4.4.2 噴頭的布置 根據規(guī)范和實際的結合，該建筑的噴頭布置見自動噴水滅火系統平面圖所示。噴頭按矩形布置，矩形的長邊長小于4m，噴頭與邊墻的距離不應超過設計范中要求的1.8m，但也不應小于0.5m。噴頭的水平間距在滿足規(guī)范的要求情況下根據建筑物內部布局情況一般為3.0m，不大于3.6m。 4.

44、4.3 管徑的選擇 自動噴水滅火系統中管道的管徑應按設計流量及流速設計計算確定。管道中的最大流速不宜超過5m/s，而對于某些配水支管，可以采用縮小管徑、增大沿程水頭損失以達到減壓的目的時，管中流速允許超過5m/s，但也不能超過10m/s。 自動噴水滅火系統中管道的管徑也可根據作用面積內噴頭開放的個數來初步確定，如表4-4。在不同的噴水強度要求下，可調整噴頭的間距來滿足噴水強度的不同要求。 表4-4 中危險級場所中配水支管、配水管控制的標準噴頭數 管徑（mm） F25 F32 F40 F50 F65 F80 F100 安裝噴頭個數（個） 1 3 4 8

45、 12 32 64 4.5 自動噴水滅火系統管網水力設計計算過程 本次課程設計中的教學樓采用的是濕式自動噴水滅火系統。其自動噴水滅火系統的管道布置平面圖及立面圖如下： 圖4-3 教學樓2層自動噴水系統管道布置平面圖 注：由于教學樓4層布置一樣，所以只給出2層的自動噴水系統管道布置平面圖。 圖4-4 教學樓自動噴水系統管道布置立面圖 4.5.1 確定設計作用面積 1 設計作用面積的大小 設計作用面積是指一次火災中按噴水強度保護的最大面積。 設計時作用面積的選取應按建筑物的火災危險等級來選取，各危險等級的數據如表1所示： 表1 自動噴

46、水滅火系統設計的基本數據和計算用水量 建筑物的危險等級 設計噴水度 /[min·m2] 作用面積 /m2 噴頭工作壓力 /MPa 計算用水量 /(L/S) 嚴重 危險度 Ⅰ級 12 260 0.1 52 Ⅱ級 16 260 0.1 69 中危 險度 Ⅰ級 6 160 0.1 16 Ⅱ級 8 160 0.1 21 輕度危險 4 160 0.1 11 本次設計所選取的教學樓屬于輕度危險的建筑物，由表1可得，該教學樓的設計噴水強度為4L/（），噴頭的作用面積為160，噴頭的工作壓力為0.1Mpa，計算用水量為11L/S

47、。 2 設計作用面積的形狀 在火災發(fā)生時，火勢由火源點呈輻射狀向四周蔓延，只有處于著火區(qū)域上方的噴頭才能有效地阻止火勢蔓延，撲滅火災。因此在設計面積形狀選擇上，我們通常采用正方形布置、長方形以及菱形等幾種情況。 ⑴ 正方形布置：支管的間距和噴頭的間距均相等。 L = 式中：L——正方形布置時設計作用面積的邊長，m A——設計作用面積，m2 ⑵ 長方形布置：支管的間距和噴頭的間距不相等。 L = 1.2 式中：L——正方形布置時設計作用面積的邊長，m A——設計作用面積，m2 根據教學樓的的構造和面積幾何形狀，我們可以

48、得出，本教學樓的支管間距和噴頭間距不相等，所以設計面積形狀采用的是長方形布置。按照長方形布置時設計作用面積由上表得A=160，所以邊長L=1.2=15.18m。 3 每個噴頭的噴水量計算 q = k × 式中：q——每個噴頭的噴水量 ，L/min P——噴頭處的工作壓力 ，MPa K——流量特性系數（見表4-5） 表4-5 流量特性系數 噴頭公稱直徑（mm） K 10 57 15 80 20 115 對于此教學樓，我們采用的噴頭公稱直徑為15mm，所以其流量特性系數為80，噴頭處的噴水壓力為0.

49、1Mpa，所以每個噴頭的噴水q==80L/min。 4 每個噴頭的保護面積的計算 ； 式中：——每個噴頭的保護面積，m2 ——最不利點噴頭噴水量，L/min ——設計噴水強度，L/(minm2) 該教學樓最不利點噴頭的噴水壓力為0.1Mpa時的噴水量，為80L/min，噴頭的設計噴水強度為4L/(min m2)，所以每個噴頭的保護面積為=20 m2。 6 根據噴頭布置方式確定噴頭布置間距 ⒈ 正方形布置： S= 式中：S——噴頭呈正方形布置時的邊長，m ⒉ 長方形布置：

50、 S≤1.2=1.2=5.3m 式中：S——噴頭呈長方形布置時長邊的邊長，m 因為噴頭布置間距S≤5.3，噴頭布置間距為取3.6 m。 7 自動噴水滅火系統的噴頭控制數量 一個系統的報警閥門后控制的噴頭數應有所限制，如表4-6 表4-6 系統噴頭限制數量表 限制噴頭數/個 濕式系統 預作用系統 干式系統 有排氣裝置 無排氣裝置 800 800 500 250 對于教學樓所采用的濕式自動噴水系統，該系統的限制噴頭數應采用表上的800個。 4 .6管段水力計算 4.6.1管徑的估算 由于工程實際中所采用的管材質量以及施工單位存在差異，在工程設計

51、中通常要求管道內的水流速度不超過5m/s、配水管的入口壓力不應大于0.40MPa。根據這個標準再結合工程實踐，通常在設計中為簡化計算，在對系統進行計算前，根據經驗按照不同管徑配水管上最多允許安裝的噴頭數（見表4-7），對管徑進行估算： 表4-7一般場所噴灑管網管徑的初步確定 管徑 /mm 25 32 40 50 70 80 100 最多噴頭數/個 1 3 4 5～8 9～12 13～32 33～64 根據表4-7，從圖3教學樓的管道布置平面圖，我們可以看到該教學樓的最大管徑為100mm，所以噴頭應采用33-64個。 4.6.2對管道水流速度的校核 流速

52、表達公式： 式中，為流速，m/s；為流速系數，m/l； 為流量，L/s。 表4-8 流速系數表（單位：m/L） 管材 管徑/mm 15 20 25 32 40 50 70 80 100 125 150 200 250 鋼管鑄鐵管流速系數 5.85 3.015 1.883 1.05 0.8 0.47 0.283 0.204 0.115 0.075 0.053 — — — — — — — — — — 0.127 0.081 0.0566 0.031 0.021 該教學樓的流速系數根據表5可得，管材

53、為鋼管，管徑為100ｍｍ所以流速系數為0.115m/L，管材的流量為11L/S,管道流速=0.11511=1.265m/s<5m/s，滿足一般工程設計的管道水流速要求。 4.6.3管道水頭損失計算 管道的水頭損失主要包括三個部分：沿程水頭損失、局部水頭損失和報警閥水頭損失。 沿程水頭損失對于給水鋼管按下列公式計算： , 其中，V為管道平均水流速度，m/s；d為管道計算內徑，m。 局部水頭損失可采用當量長度法計算或局部水頭損失取沿程損失值的20%計算。 對于本教學樓，它的沿程水頭損失對于給水鋼管i=0.00107 =0.0034Mpa 局部水頭損失取沿程損失的20%計算，為

54、0.0007Mpa。 管道的局部水頭損失，采用當量長度法計算（參照表）。計算公式如下： 管道比阻值如下表：表4-8 管道比阻值 管材 管徑/mm A （Q以m3/s計） A （Q以L/s計） 公稱管徑DN 實際內徑d 計算內徑d1 鍍 鋅 剛 管 25 32 40 50 70 80 100 125 150 27.00 35.75 41.00 53.00 68.00 80.50 106.00 131.00 156.00 26.00 34.75 40.00 52.00 67.00 79.50 105.00 13

55、0.00 150.00 436700 93860 44530 11080 2893 1168 267.4 86.23 33.95 0.4367 0.09386 0.04453 0.01108 0.002893 0.001168 0.0002674 0.00008623 0.00003395 無 縫 鋼 管 114×5.0 140×5.5 159×5.5 219×6.0 104 129 148 207 103 128 147 206 296.2 93.61 44.95 7.517 0.0002962 0.00009

56、361 0.00004495 0.000007517 表4-10 當量長度 管件名稱 管件直徑/mm 25 32 40 50 70 80 100 125 150 45°彎頭 0.3 0.3 0.6 0.6 0.9 0.9 1.2 1.5 2.1 90°彎頭 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 3.1 3.7 4.3 三通或四通 1.5 1.8 2.4 3.1 3.7 4.6 6.1 7.6 9.2 蝶閥 1.8 2.1 3.1 3.7 2.7

57、 3.1 閘閥 0.3 0.3 0.3 0.6 0.6 0.9 止回閥 1.5 2.1 2.7 3.4 4.3 4.9 6.7 8.3 9.8 異徑接頭 32 25 40 32 50 40 70 50 80 70 100 80 125 100 150 125 200 150 0.2 0.3 0.3 0.5 0.6 0.8 1.1 1.3 1.6 4.6.4系統入口處所需壓力 式中：H——系統入口處所需壓力，MPa ∑h—管道沿程和局部的水頭損失的累計值（MPa），濕式

58、報警閥、水流指示器取值0.02MPa，雨淋閥取值0.07MPa； P0——最不利點處噴頭的工作壓力，MPa； Z——最不利點處噴頭與消防水池的最低水位或系統入口管水平中線之間的高程差，當系統入口管或消防水池最低水位高于最不利點處噴頭時，Z應取負值，MPa。 該教學樓的管道系統入口處所需壓力為=0.0034+0.0007+0.02+0.1+2=2.1241Mpa。 4.6.5 濕式自動噴水滅火系統計算 在上面的內容中，基本上包括了系統設計計算各個方面的數據，在設計各種危險等級的建、構筑物的濕式自動噴水滅火系統時，其設計噴水強度，設計作用面積和噴頭工作壓力應符

59、合表7所示： 表4-11 系統設計基本參數 火災危險等級 噴水強度 （L/minm2） 作用面積 （m2） 噴頭工作壓力 （MPa） 輕危險級 4 160 0.10 中危險級 Ⅰ級 6 Ⅱ級 8 嚴重危險級 Ⅰ級 12 260 Ⅱ級 16 注：系統最不利點處噴頭的工作壓力，不應低于0.05MPa。 在濕式自動噴水滅火系統中，設計噴水強度為4L/min m2，作用面積為160 m2，噴頭最大工作壓力為最不利點的工作壓力，為0.1Mpa。滿足條件。 4.6.6 沿程計算原理介紹 沿程計算法計算原理圖如下：：

60、 圖4-4 計算原理圖 ⑴ 用噴頭流量系數法求支管上各噴頭的流量，噴頭的K值由表4-8確定后，便可由噴頭處壓力確定其流量?，F在以圖4-4為例說明計算過程。 管道的局部水頭損失，采用當量長度法計算（參照表）。計算公式如下： H=i ×(L+L/) 1. 支管Ⅰ盡端的噴頭1為整個系統的最不利點，在規(guī)定的最小工作壓力 H1的作用下，噴頭1的流量為： =80=56.56L/min 公式中：Q---噴頭出水量 K---噴頭流量特性系數，其數值為80 2. 噴頭2的流量為： H1-2 = i ×(L+L/)=0.0034×5.25=0.01785 Mpa

61、 ==80×(10×0.06785)1/2=65.9 L/min 式中h1~2為各自管段的水頭損失。 3. 節(jié)點7處的流量和水壓為： Q7=q2+q1=56.56+65.9=122.46 L/min H7=H1+H2=0.06785+0.05=.11785 Mpa。 4. 同樣，若以支管Ⅱ上的噴頭3.4.5.6為系統最不利點，Ha為規(guī)定的噴頭最小工作壓力，可以對支管Ⅱ進行計算，得到假設值H6’和Q’D-6。 4.7自動噴水滅火系統及其有關計算 4.7.1設計基本數據 根據本建筑的功能及使用性質，火災危險等級按輕度危險級設計，其自動噴水滅火系統技術數據見表4-5 表4

62、-5 自動噴水滅火系統的技術數據 作用面積（） 設計噴水強度[] 噴頭工作壓力 （Mpa） 噴頭流量系數 延長時間（h） 160 4.0 0.1 80 1 4.7.2 噴頭的布置 一般規(guī)定： 噴頭布置在頂板易于接觸到火災熱氣流并有利于均勻布水的位置。布置間距在保護的區(qū)域內任何部位發(fā)生火災都能得到一定強度的水量。噴頭的布置成長方形采用直立型的噴頭。 布置間距： SD≤A; 由圖3可知，噴頭的水平間距S=4.2m，噴頭的垂直間距D=3.6m，所以R=2.77m，取表中R=3.2m，危險等級為輕危險級， 查表可得：R=3.2m S=5.00m

63、 D=4.00m。 又由于本建筑長為60.4m，寬為16.8m，且噴頭呈長方形布置，因此，每層的噴頭布置如4-6圖： 圖4-6 噴頭布置圖（1-4層） 根據噴頭布置圖，并給每個節(jié)點編號，上圖4-6.經水力計算結果可得下表4-12。 表6-12水力計算 前編號 流量（l/s) 管徑（DN） 流速（m/s） 管長（m） 流量系數 水損（Mpa） 前壓 （Mpa） 后壓 （Mpa） 1 1.33 25 2.43 5.0 80 0.0290 0.1000 0.1290 2 2.9

64、3 25 5.52 5.0 80 0.0639 0.1290 0.1930 3 5.81 32 6.10 5.0 80 0.0278 0.1930 0.2203 4 7.71 50 3.63 5.0 80 0.0042 0.2203 0.2245 5 9.62 50 4.52 5.0 80 0.0053 0.2245 0.2298 6 15.27 70 4.32 5.0 80 0.0044 0.2298 0.2342 7 25.37 70 7.18 5.0 80 0.0037 0.2342

65、0.2379 8 40.96 80 8.36 5.0 80 0.0024 0.2379 0.2403 9 62.72 80 12.79 5.0 80 0.0037 0.2403 0.2440 10 95.16 100 10.94 5.0 80 0.0013 0.2440 0.2453 從表6-12得出，系統計算流量Q=98.7L/s，系統作用面積為1052.03，系統平均噴水強度為4.689L/minm2>4 L/minm2，滿足輕危險級建筑物防火要求。。 4.7.3 消防水泵和消防水池的計算和選擇 根據表4-2得管道總水頭損失為0

66、.4007MPa，最不利點噴頭流出壓力為0.1Mpa，沿程水頭損失為0.4007Mpa,局部水頭損失取沿程損失值的20%，為0.08014 Mpa. 消防水泵的揚程為： =10+1.668+15.9+42.6=70.03mH2O 式中：供水管或消防泵處的壓力，； 最高最遠噴頭的工作水頭，； 最高最遠噴頭與供水管或消防泵中心之間的幾何高差，； 自動噴水滅火系統的沿程損失和局部損失之和，； 控制信號閥(閥門直徑選100mm)的壓力損失， 。 （1）水泵的選型 滿足最不利點消火栓出口壓力要求的水泵最小揚程： =10+1.668+15.9+42.6=70.03 mH2O 消防水泵揚程：Ｈ=73.95~77.169 mH2O 根據Ｑ＝28.14L/s，Ｈ=73.95~77.169 mH2O選擇消火栓泵2臺（1用1備），型號：XBD40-120-TB，其參數為：流量Q=35L/s，揚程=75m。配帶電機型號為Y2280M-2。 （2） 噴頭平均噴水強度校核 在作用面積內取最不利4個噴頭圍合范圍內的平均噴水強度與規(guī)范規(guī)定的噴水強度作比較，能否滿足規(guī)定要求。